一种制备含有尿素和硫酸胺肥料颗粒及其类似颗粒的方法

专利名称:一种制备含有尿素和硫酸胺肥料颗粒及其类似颗粒的方法
生产和发展含有良好氮和硫的肥料在当今是很重要的。近几年来，硫酸铵(21%N，24%S)是含氮肥料中最重要的一种，而一般常用的磷肥是过磷酸钙(20%P2O5，12%S)。含有这些物质的肥料供给土壤的硫要大于农作物的需要。于是，多年后，硫酸胺就被尿素(46%N，O%S)所代替;过磷酸钙则被磷酸一铵(12%N，61%P2O5，O%S)，磷酸二铵(21%N，53%P2O5，O%S)和三元过磷酸钙(46%P2O5，0%S)所代替。由于这些游离硫肥料的应用，如不另外施加含硫的肥料，土壤的含硫量便会降低，因为随着农作物收割硫从田地上移出，由其更甚，硫另外由于沥滤出法而从土壤里流失。其结果是现在在世界上的许多地区土壤出现严重缺硫，这对许多农作物是极其有害的。
因此，就很需要这类肥料，它含有足量的硫并且是以能很快被植物所吸收的形式存在。
人人皆知尿素颗粒会生成一种元素硫的盖层。在这种形式下，于是，硫并不被农作物所吸收。元素硫必须先在土壤里转化成硫酸盐，而这种转化过程是极其缓慢的，由其是在寒冷和乾燥、贫乏的地区。
硫酸铵是一种较好供硫的供给物，它能使硫成为一种植物能直接吸收的形式。而它本身，硫酸铵确很少令人注意到它是一种能起施肥用途的肥料，其原因是它含氮量(21%)相对来讲太低以及含硫量高，但把硫酸铵跟尿素按不同的比例相结合，就能生成特别适合于农作物所需的氮和硫浓度的肥料。例如，把二种组分，即一种尿素和硫酸胺按照其4比1的重量比相组合，就能生成一种含40%N和约5%S的肥料，这种肥料是很适用于各种施肥用途。
化学工程，工艺开发索引，14(1975)269-276叙述了，在一个中等工厂规模上，含肥料颗粒的尿素和硫酸胺的产品，该种颗粒是由扁平式成粒和是一种高浓度的尿素溶液(约99%)和硫酸胺的造粒混合物。硫酸胺是以固态形加入到基本上是无水尿素熔化物，但在里面，仅是部分溶解，为此含熔化物的尿素和硫酸胺在高温下(135-150℃)变成颗粒状或制造成粒状，这样尽可能地在熔化物里来限制不溶解的硫酸胺的比例。在较低的温度里，熔化物含有许多不溶解的物质，它无法加工制成粒状。对于尿素的分解作用，较高的温度不能使用。由于在尿素熔化物里，硫酸盐的有限溶解，因此所述的方法在工业规模上实施是不适于的。
在一种含水的尿素溶液里，硫酸胺要比在一种基本上是无水的尿素溶化物中比较易于溶解。含水的尿素溶液能被加工成美国专利文献4，219，589中所述的颗粒状，其中，一种含水的尿素溶液(这尿素中已加上了一种结晶阻滞剂)则被喷成一种极微的小滴状，平均直径小于120/μm，该小滴进入尿素颗粒的流化床，其温度系按水从溶液里被喷至晶核的蒸发，和尿素在晶核上结晶成所需规格的颗粒。
含水的尿素溶液，制成颗粒状的方法已在美国专利4，219，589中叙述，更佳地是具有一种按重量计的92-97%尿素浓度，特别是按重量计的94-96%，并在110-125℃的温度里，被喷入流化床。确实，硫酸铵被认为在这些溶液里要比在一种基本上是无水的尿素溶化物中易于溶解，但它并不是按施肥用途的某一比例来溶解。硫酸胺的一部分仍以固态状悬浮在溶液里。
当这种悬浮体按照美国专利文献4，219，589，所述的方法制成颗粒状进入流化床时，悬浮体中的硫酸胺粒子应是越细越好，这不仅能防止喷布器的堵塞，也更便于成粒过程的施行。为了取得这一成效，在尿素溶液里的硫酸胺可用一种胶体磨来进行研磨。然而，被研磨的悬浮体的粒子并不能达到所需的效果。床内具有组合颗粒是不能令人满意的，而且无规格大小的产物跟规格产物的重量比也是不相宜的。从制粒器里粉剂的分散，即从制粒器出口处由流化气体带走固体微粒，部分陷于分尘器，其效用并非达到要求的那么高，而且排出物所含硫酸铵的百分比又比最终产物高。通过对这些不利结果的调查揭示了竟管经过胶态磨，在悬浮物里固态硫酸胺并没有成为预期的细度。其效果即在悬浮物里的固体缺乏均匀性和足够的细度，表明了所成粒状的效果不能令人满意。
现已发现能获得颇佳的成粒效果，如果按照本发明把硫酸胺完全溶解于一种含水尿素溶液中，按重量计，尿素的浓度为70-85%，更佳地是按重量计，浓度为78-82%，所得到的溶液被浓缩致按重量计为92-97%的干燥含量，更佳地是，按重量计，为94-96%，并在任何处理阶段，在尿素中加入结晶阻滞剂，随后，受浓缩的溶液在含晶核的硫酸胺和尿素的流化床中变成颗粒状。
人们很希望硫酸胺能完全溶解于一种尿素溶液里，该溶液的含量，按水的重量计，为15-30%。然而，人们也希望在溶液的浓缩期间，硫酸胺将再次在一种尿素浓度里结晶，该浓度按重量计在90%以上，于是，在成粒期间就会引起与胶体研磨硫酸盐相同的一些问题。然而，人们惊奇地发现，情况并非如此，受浓缩的溶液能够在毫无其它特殊问题的情况下，按照美国专利文献4，219，589的方法制成颗粒。
在浓缩过程的最后几个阶段里，要测定热的，高浓缩溶液会产生什么影响是不可能地。硫酸胺留在溶液里(超饱和溶液)是可能的，但硫酸盐以一种极细的形态结晶是完全可能的，它不干扰成粒作用。事实上，在达到所需最终浓度之后，溶液是极其适合按美国专利文献4，219，589方法制成颗粒。
为了按照本发明实行这个方法，可把硫酸胺溶解于尿素溶液中，该尿素是尿素的一种合成产品，并按重量计含有75-85%的浓度，更佳地按重量计为78-82%，例如，按重量计约为80%，更佳地按这么一个比例，即在最终溶液里，尿素和硫酸胺的重量比的幅度是在2.4/1和7/1之间，特别在3/1和5/1之间，此后，可把溶液按照常规蒸发至按重量计为92-97%的干燥含量，更佳地是按重量计为94-96%，例如，按重量计为95%。随后，浓缩溶液就被输送至一流化床制粒机，在那里把它制成颗粒。
在成为粒状前，把用于尿素的一种结晶阴滞剂，不管其在任何一个预处理阶段，加入到溶液中去，这就是指在把硫酸胺加入之前，加入期间或加入之后，或在所需最终浓度的浓缩前、浓缩期间或浓缩后。适用于尿素的结晶阻滞剂是一些水溶附加和凝聚物，诸如尿素和甲醛(美国专利文献4，219，589)，氧化镁，系部分或全部煅烧形式的白云石(加拿大文献1，157，288)，氢氧化镁和水溶性无机镁盐(美国专利文献4，478，632)，和水溶性无机铝盐(美国专利文献4，500，336)。结晶阻滞剂的比例按最终产品以重量计最好是在0.1至2.0%之间。
更佳地是应用一种铝复合物，诸如硫酸铝，按重量计，比例为0.1至1.0%。
用于尿素的含有一种结晶阻滞剂的浓缩溶液的成粒可按美国公布的专利文献4，219，589来实行，在本处可一并用作参考。成粒的进行是毫无问题，而且组合颗粒是很佳的。同一种尿素溶液的成粒作用相比较，这尿素溶液里的硫酸胺已经过胶磨，无规则产物与规则产物的重量比是很佳的，来自制粒机粉剂的散布是很低的，且散布物中硫酸盐含量也很少。其结果，几乎无需从制粒机出气处来洗脱粉剂，且相应地，几乎没有洗脱液须要进行浓缩，以便再次用作为原料。
用本发明方法所获得的颗粒在尿素里含有一种极细的、分散的硫酸胺的均匀分散体。它们具有极佳的机械特性，具有一个光滑的、圆形的表面，不易呈现块状，且在储存和运输中不会发生任何问题。
本发明也相应有关含颗粒的尿素和硫酸胺，表显出硫酸胺按重量计含量为15至30%，结晶阻滞剂按重量计含量为0.1至2.0%，且尿素基本上按水的重量计达到0.5%，这些颗粒含有硫酸胺，它们以极细、均匀分散的形式存在着。
实例尿素和硫酸胺的含水混合物按二种连续的试验方法制成颗粒。
试验1(比较)对一种含水的尿素溶液，按重量计尿素的浓度为95%，温度约为140℃，把硫酸铝作为结晶阻滞剂加入尿素和加入一定量的硫酸胺。硫酸胺部分溶解，在溶液里不溶解部分用一种胶磨机的研磨。处理过的悬浮物被输入一个制粒机，该机含有有晶核的尿素和硫酸胺的一个流化床，在里面它被喷成小滴，平均直径小于120/μm。流化床里的条件是受到控制的，以便流化床的温度维持在约112-114℃。颗粒不断地从制粒机中排出并在一个流化床置冷器处冷却。随后，颗粒被筛子筛选成一种规格的粒度(2-5mm直径)，并作为一种最终的产物，回收超规格的粒度级和小规格粒度级。研磨超规格的粒度级并和小规格的粒度级再循环至流化床作为里面含核物质的操作。
试验2(按照本发明)对一种含水的尿素溶液，按重量计尿素的浓度为80%，温度约为120℃，把硫酸铝作为结晶阻滞剂加入尿素和加入一定量的硫酸胺。硫酸胺完全溶解。其最终溶液被浓缩成一种干燥含量，按重计为95%，并被输送到一个流化床的研磨机，在里面进行喷发。成颗粒和对颗粒的处理如同试验1所述的方法一样。
关于二种试验的数值具体列表如下试验表12(比较)(按照发明)起始材料尿素溶液-按重量计浓度%9580-温度，℃140120-速率，公斤/小时39785145硫酸胺，公斤/小时10711054结晶阻滞剂Al2(SO4)3，公斤/小时 4.75 57粒化总计，公斤/小时75007200同规格，公斤/小时45005020小规格，公斤/小时29802100超规格，公斤/小时2080小规格+超规格与同规格的关系，%66.643.4散发尿素，公斤/小时220150硫酸胺，公斤/小时18060尿素/硫酸胺重量比1.22.5
最后产品按重量计，尿素%79.179.0按重量计，硫酸铵%19.819.8尿素/硫酸胺重量比4.04.0平均直径，毫米2.302.80%N4141%S4.84.8
权利要求
1.一种制备含尿素和硫酸胺肥料颗粒的方法，通过研磨一种含尿素、硫酸胺和水的混合物，其特征在于硫酸胺完全溶解于一种含水的尿素溶液，该尿素的重量百分比浓度为70-85%，最终溶液按重量计被浓缩成一种干燥含量为92-97%，且在处理的任一阶段，在尿素中加入一种结晶阻滞剂，随后，受浓缩的溶液在含有晶核的尿素和硫酸胺的一个流化床里被研磨成粒。
2.根据权利要求
1所述的方法，其特征在于硫酸胺被溶解于一种含水的尿素溶液，该溶液按重量计尿素的浓度为78-82%，最终溶液则被浓缩成一种干燥含量，按重量计为94-96%。
3.根据权利要求
1或2所述的方法，其特征在于按尿素和硫酸胺的数量计结晶阻滞剂按重量计比例为0.1至2.0%。
4.根据权利要求
1-3所述的方法，其特征在于把一种铝复合物用作结晶阻滞剂。
5.含颗粒的尿素和硫酸胺，特征在于含有按重量计的15-30%的硫酸胺，按重量计的0.1至2.0%的结晶阻滞剂和进一步的基本物尿素以及按重量计一直到0.5%的水，这些颗粒含有以极细、均匀分散的形式存在的硫酸胺。
专利摘要
一种制备含尿素和硫酸铵肥料颗粒的方法，通过研磨一种含尿素、硫酸胺和水的混合物，特征在于使硫酸胺完全溶解于一种重量百分比为70-85％的含水尿素溶液，最终溶液被浓缩成一种按重量计干燥含量为92-97％，且在处理的任一阶段，在尿素中加入一种结晶阻滞剂，随后，受浓缩的溶液在含有晶核的尿素和硫酸胺的一个流化床里研磨成粒，以及在尿素、硫酸胺和含有颗粒晶体阻滞剂之中研磨成粒。
文档编号C05G3/00GK86106555SQ86106555
公开日1987年4月15日 申请日期1986年10月16日
发明者卢克·艾伯特·范马克, 沃尔特·埃德蒙·马蒂尔德·卡登 申请人:荷兰氮素公司